JP7099889B2 - レーダ装置、車両制御システム及び物標占有領域推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置、車両制御システム及び物標占有領域推定方法に関する。

レーダ装置を用いて自車両の周辺領域における物標の存否及び物標の位置を検出し、その検出結果を自車両の運転制御に役立てる方法が提案されている。

このような運転制御を適切に行うためには、物標の占有領域（物標が占める領域）を良好に推定する必要がある。

特開２０１７－１４６１５３号公報

しかしながら、レーダ装置にて物標の占有領域を良好に推定する（例えば精度良く推定する）技術は未だ提案されておらず、占有領域の推定技術に関して改善の余地がある。

本発明は、物標の占有領域を良好に推定可能なレーダ装置、車両制御システム及び物標占有領域推定方法を提供することを目的とする。

本発明に係るレーダ装置は、放射した送信波に対する物標上の反射点からの反射波を受信する受信部と、前記受信部による受信信号に基づき、前記反射点の検出位置を示す反射検出位置及び前記反射点からの前記反射波の受信信号強度を含んだ反射点データを、複数の反射点に対して導出する反射点データ導出部と、前記複数の反射点についての複数の反射検出位置及び複数の受信信号強度に基づき、前記物標の一部が存在する部分領域の推定を介して前記物標の占有領域を推定する推定処理部と、を備える構成（第１の構成）である。

上記第１の構成に係るレーダ装置において、前記推定処理部は、前記複数の反射検出位置を、対応する前記受信信号強度に基づき重み付けを行ったときの、前記複数の反射検出位置の重み付き平均位置及び標準偏差に基づき、前記部分領域を推定する構成（第２の構成）であっても良い。

上記第２の構成に係るレーダ装置において、前記推定処理部は、所定の第１方向及び前記第１方向に直交する所定の第２方向の夫々において、前記重み付き平均位置及び前記標準偏差を求め、前記重み付き平均位置を中心に前記標準偏差に応じた広がりを有する矩形領域を前記部分領域として推定する構成（第３の構成）であっても良い。

上記第１～第３の構成の何れかに係るレーダ装置において、前記推定処理部は、第１タイミングにて導出された各反射点の前記反射検出位置及び前記受信信号強度に基づき前記物標の一端の存在領域に対応する第１部分領域を推定した後、第２タイミングにて導出された各反射点の前記反射検出位置及び前記受信信号強度に基づき前記物標の他端の存在領域に対応する第２部分領域を推定して、前記第１部分領域及び前記第２部分領域に基づき前記占有領域を推定し、当該レーダ装置と前記物標との位置関係は、前記第１タイミング及び前記第２タイミング間において互いに異なる構成（第４の構成）であっても良い。

上記第４の構成に係るレーダ装置において、前記推定処理部は、前記第１タイミングにおける前記第１部分領域の前記第２タイミングにおける位置を、少なくとも前記第１タイミングにおける前記受信部の受信信号を用いて推定し、その推定結果を前記第２タイミングにおける前記第２部分領域に対応付けることにより、前記第２タイミングにおける前記占有領域を推定する構成（第５の構成）であっても良い。

上記第１～第３の構成の何れかに係るレーダ装置において、前記推定処理部は、前記物標としての車両の両端の内、何れか一方を含んだ領域を前記部分領域として推定する一方で、前記車両についての前記反射点の検出数と前記車両及び当該レーダ位置間の検出距離とに基づいて前記車両の車種を判定し、前記車種の判定結果と前記部分領域の推定結果とに基づいて前記占有領域を推定する構成（第６の構成）であっても良い。

本発明に係る車両制御システムは、上記第１～第６の構成の何れかに係るレーダ装置と、前記レーダ装置による前記占有領域の推定結果を用いて、前記レーダ装置が搭載される対象車両を制御する車両制御装置と、を備える構成（第７の構成）である。

本発明に係る物標占有領域推定方法は、放射した送信波に対する物標上の反射点からの反射波の受信信号に基づき、前記反射点の検出位置を示す反射検出位置及び前記反射点からの前記反射波の受信信号強度を含んだ反射点データを、複数の反射点に対して導出する反射点データ導出工程と、前記複数の反射点についての複数の反射検出位置及び複数の受信信号強度に基づき、前記物標の一部が存在する部分領域の推定を介して前記物標の占有領域を推定する推定工程と、を備える構成（第８の構成）である。

本発明によれば、物標の占有領域を良好に推定可能なレーダ装置、車両制御システム及び物標占有領域推定方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るレーダ装置の概略的な構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るレーダ装置の検知領域の説明図及びレーダ装置の配置位置を基準とする座標面の説明図である。 本発明の実施形態に係るレーダ装置内の信号処理部のブロック図である。 本発明の実施形態に係り、レーダ装置にて取得される反射点データの構成図である。 レーダ装置が搭載された自車両と他車両との位置関係を示す図である。 反射点データの反射検出位置の例を、受信信号強度の情報を加味して示した図である。 複数のクラスタ領域が設定される様子を示す図である。 推定されるべき部分領域の導出イメージ図である。 本発明の第１実施例にて想定される車両間の位置関係の変遷を示す図である。 本発明の第１実施例に係り、２つのタイミングにおける複数の反射検出位置を、受信信号強度の情報を加味して示した図である。 本発明の第１実施例に係る占有領域の推定方法の説明図である。 本発明の第２実施例にて想定される車両間の位置関係の変遷を示す図である。 本発明の第２実施例に係る占有領域及び空き領域の推定方法の説明図である。 本発明の第３実施例にて想定される車両間の位置関係を示す図である。 本発明の第３実施例に係り、２台の他車両について推定されるクラスタ領域及び車尾領域を示す図である。 本発明の第３実施例に係る実験結果を示す図である。 本発明の第３実施例に係り、占有領域及び空き領域の第１推定パターン、第２推定パターンを示す図である。 本発明の第４実施例に係る２台のレーダ装置の各検知範囲を示す図である。 本発明の第４実施例に係る車両制御システムの構成図である。 本発明の第４実施例に係る車両制御システムの動作フローチャートである。 本発明の第４実施例に係り、車両間の位置関係例を示す図である。 本発明の第５実施例にて想定される車両間の位置関係図である。 本発明の第５実施例にて想定される車両間の位置関係の変遷を示す図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“Ｒ_１”によって参照される左前方領域（図２（ｂ）参照）は、左前方領域Ｒ_１と表記されることもあるし、領域Ｒ_１と略記されることもあり得るが、それらは同じものを指す。

図１は本実施形態に係るレーダ装置１の概略的な構成を示す図である。レーダ装置１は、例えば、自動車などの車両に搭載される。以下、レーダ装置１が搭載される車両を「自車両」と称する。自車両と異なる車両は「他車両」と称される。自車両に注目して前後左右を以下のように定義する。即ち、自車両の運転席からステアリングに向かう向きを「前方」と定義し、自車両のステアリングから運転席に向かう向きを「後方」と定義する。前方及び後方は自車両の直進進行方向に平行である。直進進行方向は水平面に対して平行であるとする。自車両において、運転手は前を向いて運転席に座っているものとし、当該運転手の左側から右側に向かう向きを「右方向」と定義し且つ当該運転手の右側から左側に向かう向きを「左方向」と定義する。左右方向は、自車両の直進進行方向及び鉛直線に対して垂直な方向である。

また、前輪と後輪を備えた任意の車両について、車長とは、前輪と後輪を結ぶ方向における当該車両の長さを指し、車幅とは、前輪と後輪を結ぶ方向に直交し且つ鉛直線に直交する方向における当該車両の長さを指す。

レーダ装置１は自車両の所定位置に設置される。レーダ装置１の送信アンテナから所定の送信波が送信され、自車両の周辺に存在する物標にて送信波が反射される。この反射による反射波がレーダ装置１の受信アンテナにて受信され、レーダ装置１は受信アンテナでの受信信号に基づき、物標に係る物標データを取得できる。物標データは複数のパラメータを含み、当該複数のパラメータには、物標からの反射による反射波がレーダ装置１の受信アンテナに受信されるまでの距離（即ち、レーダ装置１及び物標間の距離）、自車両に対する物標の相対速度、自車両の前後方向に沿った自車両及び物標間の距離、自車両の左右方向に沿った自車両及び物標間の距離などが含まれていて良い。

図１に示す如く、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、信号処理部４と、を主に備える。ここでは、周波数変調された連続波であるＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いる構成を例として説明する。

送信部２は、信号生成部２１及び発信器２２を備える。信号生成部２１は、信号処理部４の制御の下で、三角波状に電圧が変化する変調信号を生成し、該変調信号を発信器２２に供給する。発信器２２は、供給された変調信号に基づいて連続波の信号を周波数変調することで、時間経過につれて周波数が変化する送信信号を生成し、該送信信号を送信アンテナ２３に出力する。送信アンテナ２３は、発信器２２からの送信信号を送信波ＴＷとして所定の向きに出力する（即ち空間に放射する）。送信アンテナ２３から出力される送信波ＴＷは、所定の周期で周波数が上下するＦＭＣＷとなる。送信波ＴＷが物標（人や他車両など）にて反射されると、送信波ＴＷに基づく反射波ＲＷが物標から自車両に向かうことになる。

受信部３は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ３１と、その複数の受信アンテナ３１に接続された複数の個別受信部３２と、を備える。各受信アンテナ３１に対して個別に１つの個別受信部３２が割り当てられる。ここでは例として、受信アンテナ３１と個別受信部３２の組が、４組分、受信部３に設けられているものとする。受信アンテナ３１と個別受信部３２の組ごとに、受信アンテナ３１は物標からの反射波ＲＷを受信して受信信号を取得し、個別受信部３２は対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号に所定の処理を施す。

複数の個別受信部３２の構成は互いに同一であり、各個別受信部３２はミキサ３３及びＡ／Ｄ変換器３４を備える。各個別受信部３２において、対応する受信アンテナ３１で得られた受信信号はローノイズアンプ（不図示）にて増幅された後にミキサ３３に送られ、ミキサ３３はローノイズアンプを介して供給された受信信号と発信器２２からの送信信号とをミキシングすることでビート信号を生成する。ビート信号は、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差であるビート周波数を有する。各個別受信部３２において、ミキサ３３により生成されたビート信号は同期回路（不図示）にて受信アンテナ３１間でタイミングを合わせた上でＡ／Ｄ変換器３４によりデジタルの信号に変換された後に、信号処理部４に出力される。

信号処理部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリなどを含むマイクロコンピュータを備え、各Ａ／Ｄ変換器３４から供給される信号に基づき（従って４つの受信アンテナ３１の受信信号に基づき）、物標データを生成することができる。複数の受信アンテナ３１による反射波ＲＷの受信信号に基づき、上述したような物標データを生成する方法として公知の任意の方法を利用することができる。

レーダ装置１は自車両の様々な位置に設置されうるが、本実施形態では、特に断り無き限り、図２（ａ）に示す如く自車両の左側面前方部にレーダ装置１が設置されているものとし、自車両の左側面前方部に設置されたレーダ装置１の構成及び動作を詳細に説明する。図２（ａ）などでは、車両が５角形にて示される。

図２（ａ）において、概ね扇型状の外形を有する領域ＦＯＶはレーダ装置１の検知領域（換言すれば視野）を表している。検知領域ＦＯＶは、レーダ装置１から自車両の左斜め前方に向けて広がる概ね扇型状の領域である。レーダ装置１は、主に自車両の左斜め前方に向けて送信波ＴＷを送信し、検知領域ＦＯＶ内に存在する物標からの反射波ＲＷを受信することで、検知領域ＦＯＶ内に存在する物標についてのデータ（物標データ及び後述の反射点データを含む）を得ることができる。図２（ａ）に示される角度θはレーダ装置１の水平検知角を表している。水平検知角θは９０°以上（換言すれば±４５°以上）であり、例えば１２０°（換言すれば±６０°）である（但し、それ以外でも構わない）。

また、図２（ｂ）に示す如く、レーダ装置１の設置位置を基準にして、Ｘ軸及びＹ軸から成る二次元のＸＹ座標面を定義する。ＸＹ座標面において、レーダ装置１の設置位置に原点Ｏがとられる。Ｘ軸及びＹ軸は原点Ｏにて互いに直交し且つ水平面に平行な軸である。Ｘ軸は左右方向に平行であり、Ｙ軸は前後方向に平行である。ＸＹ座標面上における任意の点ＰＴの位置を（ｘ，ｙ）で表す。このとき、ｘは点ＰＴの位置のＸ軸成分であるＸ軸座標値を表し、ｙは点ＰＴの位置のＹ軸成分であるＹ軸座標値を表す。原点Ｏから左方向に向かう向きにＸ軸の正をとり、原点Ｏから前方に向かう向きにＹ軸の正をとる。即ち、点ＰＴが原点Ｏに対して左方向、右方向に位置する場合、座標値ｘの極性は、夫々、正、負となり、点ＰＴが原点Ｏに対して前方向、後方向に位置する場合、座標値ｙの極性は、夫々、正、負となる。

“ｘ＞０”且つ“ｙ＞０”を満たす領域、“ｘ＞０”且つ“ｙ＜０”を満たす領域、“ｘ＜０”且つ“ｙ＞０”を満たす領域、“ｘ＜０”且つ“ｙ＜０”を満たす領域を、夫々、左前方領域Ｒ_１、左後方領域Ｒ_２、右前方領域Ｒ_３、右後方領域Ｒ_４と称する。レーダ装置１の検知領域ＦＯＶは左前方領域Ｒ_１を内包し、左後方領域Ｒ_２の内、左前方領域Ｒ_１に近い側の一部の領域も内包する。更に、レーダ装置１の検知領域ＦＯＶは、右前方領域Ｒ_３の内、左前方領域Ｒ_１に近い側の一部の領域も内包しうる。但し、レーダ装置１からの距離が所定の検知距離以上となる領域は検知領域ＦＯＶに含まれない。右後方領域Ｒ_４と検知領域ＦＯＶとは重なり合わない。以下では、レーダ装置１が原点Ｏに配置されたＸＹ座標面に注目し、特に必要なき限り、鉛直線に平行な上下方向の位置成分を無視する。

図３に、レーダ装置１における信号処理部４内のブロック図を示す。信号処理部４は、前処理部４１と、領域設定／推定処理部４２（以下、推定処理部４２と略記する）と、を備える。前処理部４１及び推定処理部４２にて実現される機能をプログラムで記述して、当該プログラムを信号処理部４に搭載可能なメモリに記憶させておき、信号処理部４内のマイクロコンピュータ上で当該プログラムを実行することで、前処理部４１及び推定処理部４２の機能を実現して良い。尚、図３に示される構成は信号処理部４の機能の一部を実現するための構成であり、他の機能を実現するための、前処理部４１及び推定処理部４２以外の処理部が信号処理部４に更に設けられていて良い。

前処理部４１は、受信部３の各Ａ／Ｄ変換器３４から供給されるデジタル信号形式で表現されたビート信号に基づき、反射波ＲＷの出所である反射点を検出して反射点に関わる反射点データを生成する前処理を行う。

図４に示す如く、反射点データは、反射検出位置、受信信号強度及び相対速度を示す情報を含む。反射点データは物標データの一種であると考えて良い。

或る反射点について、反射検出位置は、受信部３における反射波ＲＷの受信信号に基づき、送信波ＴＷを反射した点の位置（換言すれば反射波ＲＷの出所の位置）を検出したものであり、ＸＹ座標面上の座標値として表現される。

或る反射点について、受信信号強度は、その反射点からの反射波ＲＷの受信部３における受信強度を示す。受信部３における受信強度は、当該反射点からの反射波ＲＷの４つの受信アンテナ３１での合計受信強度であると解して良いし、当該反射点からの反射波ＲＷの１つの受信アンテナ３１での受信強度であると解しても良い。受信信号強度は反射点からの反射波ＲＷの電力に比例することになるが、反射点及びレーダ装置１間の距離の増大に伴い受信信号強度は低下する傾向にある。

或る反射点について、相対速度は、レーダ装置１から見た当該反射点の相対速度である。レーダ装置１から見た反射点の相対速度は、自車両から見た反射点の相対速度でもあり、反射点を内包する物標の自車両に対する相対速度でもある。

多くの場合、複数の反射点が検知されるため、以下では特に記述無き限り、前処理において複数の反射点が検知されて複数の反射点についての反射点データが生成されることを想定する。複数の反射点の内、第ｉの反射点について反射検出位置を特に“（ｘ［ｉ］，ｙ［ｉ］）”にて表し、第ｉの反射点について受信信号強度を特に“ｐ［ｉ］”にて表し、第ｉの反射点について相対速度を特に“ｖ［ｉ］”にて表す（ｉは自然数）。ｘ［ｉ］、ｙ［ｉ］は、夫々、第ｉの反射点の反射検出位置のＸ軸成分、Ｙ軸成分を表す。

各々に反射波ＲＷを受信する複数の受信アンテナ３１の受信信号に基づいて、反射点ごとに、レーダ装置１と反射点との位置関係、反射波ＲＷの受信強度、及び、レーダ装置１から見た反射点の相対速度を導出する方法は周知であり、その方法を利用して反射点データを生成すれば良い。即ち簡単に説明すると例えば、各Ａ／Ｄ変換部３４からのビート信号に対し高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施して得られる周波数スペクトラムにおいて、所定閾値以上のパワーを有した極大値（ピーク）をとる周波数をピーク周波数として特定し、ピーク周波数の信号成分から、対応する反射点についての反射点データを導出することができる。送信波ＴＷの照射を受ける物標上の全ての点は反射点の候補であるが、或る点からの反射波ＲＷの受信部３での受信信号強度が所定強度以上であるときにのみ、その点は、前処理部４１にて反射点として検出されることになる、と考えて良い。

前処理部４１による反射点データを生成するための前処理は所定の計測周期にて周期的に実行され、順次生成された反射点データは推定処理部４２に与えられる。

推定処理部４２は、クラスタ領域設定部４３と、部分領域推定部４４と、占有領域推定部４５と、空き領域推定部４６と、を備える。これらが行う処理内容を、説明の具体化のために図５等を参照しながら説明する。

図５に示す如く、自車両の左斜め前方に他車両６００が存在することを想定する。図６に、他車両６００に関わる反射点データの反射検出位置の例を、受信信号強度の情報を加味して示す。図６において、実線長方形ＲＥＦは、他車両６００の真の外形をＸＹ座標面上に投影したものである。図６において、黒三角形、ハッチングが付された三角形、ハッチングが付された円、白三角形、白円は、或るタイミングで取得された複数の反射点データにおける複数の反射検出位置を、ＸＹ座標面上に示したものである。黒三角形に対応する反射点からの受信信号強度が最も高く、以下、ハッチングが付された三角形、ハッチングが付された円、白三角形、白円の順に対応する受信信号強度が低くなる（後述の図８、図１０（ａ）及び（ｂ）についても同様）。尚、実際の受信信号強度は５段階で表現されるものではなく、５段階を大きく超える分解能を有する。

他車両６００の進行方向は自車両と同じであって、自車両の走行車線の左側の車線において他車両６００が併走している状況を想定する。レーダ装置１にて他車両６００の位置を検出するにあたり、他車両６００のボディ上の位置のみが反射検出位置として検知されることが理想的ではある。しかし、検出精度や路面での反射など、様々な誤差要因が影響して、反射点データにおける反射検出位置は、真の検出されるべき反射点の位置に対して誤差を含み得る。

但し、統計的には、送信波ＴＷの照射を受ける他車両６００のボディ上の点であって且つレーダ装置１に相対的に近い点からの反射波ＲＷが、相対的に高い受信信号強度を持つ反射点データを構成する。即ち、図６に示す如く、他車両６００のボディ全体が左前方領域Ｒ_１に存在することを想定した場合、他車両６００の車尾からの反射波ＲＷが相対的に高い受信信号強度で受信部３にて受信され、他車両６００の車尾から離れた反射点についての受信信号強度は相対的に小さくなる。他車両６００を含む任意の車両について車尾とは車両の後方における端部を指す。他車両６００を含む任意の車両について、車両の前方における端部を車頭と称する。

クラスタ領域設定部４３は、前処理部４１から提供される複数の反射点データにおける各反射点の反射検出位置及び相対速度に基づき、或る物標上の反射点と、他の物標上の反射点とを分類するクラスタリングを行って、単一の物標上の反射点に分類された各反射点の反射検出位置を包含するクラスタ領域を設定する。このようなクラスタリングの方法としても公知の方法を利用できる。即ち例えば、図７に示すように、或る第１の点の周りに共通の相対速度ｖ_Ａを持つ第１の反射点群が集中している一方で、第１の点から離れた第２の点の周りに共通の相対速度ｖ_Ｂを持つ第２の反射点群が集中しているとき、第１の反射点群を形成する各反射点を第１の物標についての反射点に分類する一方で、第２の反射点群を形成する各反射点を第２の物標についての反射点に分類すれば良い。この場合、第１の反射点群を形成する各反射点の反射検出位置を包含する第１のクラスタ領域が設定され、第２の反射点群を形成する各反射点の反射検出位置を包含する第２のクラスタ領域が設定される。

クラスタ領域の形状は矩形以外でも良いが、ここでは、矩形のクラスタ領域が設定されるものとする。図６において、符号ＣＬＳが付された破線矩形内の領域が、注目された他車両６００に対して設定されたクラスタ領域を表している。クラスタ領域設定部４３は、他車両６００上の反射点に分類された複数の反射点を包含する（換言すれば複数の反射検出位置を包含する）最小の矩形を、クラスタ領域ＣＬＳとして設定する。

部分領域推定部４４には、クラスタ領域設定部４３によるクラスタ領域の設定内容が入力される。部分領域推定部４４は、クラスタ領域に属する複数の反射点についての複数の反射検出位置を、対応する受信信号強度に基づき重み付けたときの、当該複数の反射検出位置の重み付き平均位置及び標準偏差を求める。ここで求められる重み付き平均位置のＸ軸座標値、Ｙ軸座標値を、夫々、“Ｅｘ”、“Ｅｙ”にて表す。求められる標準偏差にはＸ軸方向の標準偏差とＹ軸方向の標準偏差があり、Ｘ軸方向の標準偏差、Ｙ軸方向の標準偏差を、夫々、“Ｓｘ”、“Ｓｙ”にて表す。ＸＹ座標面上の位置を（ｘ，ｙ）と表現するのに倣って、以下では、部分領域推定部４４で求められる重み付き平均位置、標準偏差を、夫々、“（Ｅｘ，Ｅｙ）” 、“（Ｓｘ，Ｓｙ）”と記述することがある。

今、注目した１つのクラスタ領域に第１～第ｎの反射点が属しているものとする。そして、第１～第ｎの反射点の１つである第ｉの反射点の反射検出位置を “（ｘ［ｉ］，ｙ［ｉ］）”にて表し、第ｉの反射点についての重みを“ｐ［ｉ］”にて表すと、重み付き平均位置（Ｅｘ，Ｅｙ）は下記式（１）及び（２）に従って求められ、標準偏差（Ｓｘ，Ｓｙ）は、重み付き平均位置（Ｅｘ，Ｅｙ）を利用しつつ下記式（３）及び（４）に従って求められる。ここで、重みは受信信号強度そのものであって良い。即ち、第ｉの反射点についての重みは、第ｉの反射点についての受信信号強度そのものであって良い。但し、受信信号強度を所定の変換式で変換したものを重みとして用いても良い。即ち、式（１）～式（４）におけるｐ［ｉ］は、第ｉの反射点についての受信信号強度を所定の変換式に代入して得られる値であっても良い。所定の変換式には、例えば、指数関数、対数関数、累乗又は多項式や、それらを組み合わせたものを利用できる。また階段状に、所定の受信信号強度の範囲においては一定の重みを割り当てるなどの手法をとっても良い。即ち例えば、受信信号強度がとりうる範囲の全体をｍ個の範囲である所定の第１強度範囲～第ｍ強度範囲に分割すると共に、第１強度範囲～第ｍ強度範囲に１対１に対応する第１重み値～第ｍ重み値を予め設定しておき（ｍは２以上の整数）、第ｉの反射点についての受信信号強度が所定の第ｊ強度範囲内に属する場合、式（１）～式（４）におけるｐ［ｉ］に所定の第ｊ重み値を代入しても良い（ｊは１以上ｍ以下の整数）。

そして、部分領域推定部４４は、重み付き平均位置（Ｅｘ，Ｅｙ）を中心に標準偏差（Ｓｘ，Ｓｙ）に応じた広がりを有する矩形領域を、クラスタ領域に対応する物標の一部が存在する部分領域として推定する。ここで推定される部分領域は、重み付き平均位置（Ｅｘ，Ｅｙ）を中心とし、Ｘ軸方向において“ｋｘ×Ｓｘ”の幅を持ち且つＹ軸方向において“ｋｙ×Ｓｙ”の幅を持つ矩形領域であり、図５に示す他車両６００の例では、図６における符号ＰＲが付された破線矩形内の領域に相当する。ｋｘ及びｋｙは所定の正の係数である。図８は、“ｋｘ＝ｋｙ＝１”であるときの部分領域ＰＲの導出イメージ図である。

他車両が物標であるとき、部分領域は、他車両の一部としての他車両の車尾を含んだ車尾領域、又は、他車両の一部としての他車両の車頭を含んだ車頭領域である。
“ｘ＞０”且つ“ｙ＞０”を満たす左前方領域Ｒ_１（図２（ｂ）参照）内にクラスタ領域が設定されているとき又は推定した部分領域が左前方領域Ｒ_１内に収まっているとき、部分領域推定部４４は部分領域を車尾領域として推定する。自車両の走行車線の左側の車線にて他車両が併走している状況下において、左前方領域Ｒ_１内にクラスタ領域が設定されること又は部分領域が推定されることは、当該クラスタ領域に対応する他車両が自車両の左斜め前方に位置していることを示しており、このとき、他車両の車尾からの反射波ＲＷが主としてレーダ装置１にて受信されるからである。図５に示す他車両６００の例では、図６の部分領域ＰＲが他車両６００の車尾領域として推定される。

一方、“ｘ＞０”且つ“ｙ＜０”を満たす左後方領域Ｒ_２（図２（ｂ）参照）内にクラスタ領域が設定されているとき又は推定した部分領域が左後方領域Ｒ_２内に収まっているとき、部分領域推定部４４は部分領域を車頭領域として推定する。自車両の走行車線の左側の車線にて他車両が併走している状況下において、左後方領域Ｒ_２内にクラスタ領域が設定されること又は部分領域が推定されることは、当該クラスタ領域に対応する他車両が自車両の左斜め後方に位置していることを示しており、このとき、他車両の車頭からの反射波ＲＷが主としてレーダ装置１にて受信されるからである。尚、車頭領域が推定される状況については後に図示される。

このように、部分領域推定部４４では、他車両の両端（車頭及び車尾）の内、レーダ装置１に近い側に位置する一端を含んだ部分領域が推定されることになる。以下、部分領域推定部４４により上述の如く部分領域を推定する処理を、部分領域推定処理と称する。

占有領域推定部４５は、部分領域推定処理による部分領域の推定結果を用いて、物標の占有領域を推定する。推定される占有領域は、ＸＹ座標面上において、対応する物標が占有している領域である。占有領域の外形形状は理想的には物標の真の外形形状と一致すべきであるが、占有領域推定部４５は占有領域を矩形領域とみなして推定する（即ち推定される占有領域の形状は矩形である）。占有領域の具体的な推定方法については後述される。

空き領域推定部４６は、占有領域推定部４５による占有領域の推定結果を用いて、空き領域を推定する。空き領域は、ＸＹ座標上において、物標が存在していない領域に相当する。従って、空き領域推定部４６は、ＸＹ座標面上において、占有領域以外の領域を空き領域として推定することができる。複数の物標が存在する場合にあっては、自車両の周辺領域から、複数の物標についての複数の占有領域を除去して得られる残りの領域を、空き領域として推定することができる。

以下の複数の実施例の中で、レーダ装置１に関わる具体的な動作例や応用技術、変形技術を説明する。特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、上述した事項が後述の各実施例に適用される。後述の各実施例において、上述の内容と矛盾する事項については、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に述べる複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。尚、後述される任意の他車両は他車両６００の一種と解される。

＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。第１実施例では、図９に示す如く、自車両ＣＲ０及び他車両ＣＲ１が前方に向けて走行していることを想定する。自車両ＣＲ０は車線ＬＮ０上を走行し、他車両ＣＲ１は車線ＬＮ０の左側に隣接する車線ＬＮ１上を走行している。そして、自車両ＣＲ０の速度は他車両ＣＲ１の速度よりも小さいものとする。例えば、他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０の左斜め後方に存在している状態を基準として、自車両ＣＲ０が減速してゆくような状況が想定される。

前後方向にのみ注目した場合、タイミングｔ１では、他車両ＣＲ１の全体がレーダ装置１の設置位置よりも後方に位置しており、その後のタイミングｔ２では、他車両ＣＲ１の全体がレーダ装置１の設置位置よりも前方に位置しているものとする。故に、ＸＹ座標面上で考えた場合、タイミングｔ１では他車両ＣＲ１の全体が左後方領域Ｒ_２に位置し、タイミングｔ２では他車両ＣＲ１の全体が左前方領域Ｒ_１に位置することになる（図２（ｂ）参照）。タイミングｔ１において少なくとも他車両ＣＲ１の車頭がレーダ装置１の検知領域ＦＯＶ内に収まっており、且つ、タイミングｔ２において少なくとも他車両ＣＲ１の車尾がレーダ装置１の検知領域ＦＯＶ内に収まっているものとする。タイミングｔ１及びｔ２の夫々において他車両ＣＲ１の全体がレーダ装置１の検知領域ＦＯＶ内に収まっていても良い。このような想定の下、他車両ＣＲ１の占有領域等を推定する動作を説明する。

タイミングｔ１、ｔ２における受信部３の受信信号に基づき前処理部４１にて生成された反射点データを、夫々、タイミングｔ１、ｔ２の反射点データと称する。タイミングｔ１及びｔ２の夫々の前処理において、複数の反射点が検知されて複数の反射点についての反射点データが生成される。タイミングｔ１にて生成される複数の反射点についての複数の反射点データの集まりをタイミングｔ１の反射点データ群と称する。タイミングｔ２についても同様である。

図１０（ａ）に、タイミングｔ１における他車両ＣＲ１の反射点データの反射検出位置を、受信信号強度の情報を加味して示す。図１０（ｂ）に、タイミングｔ２における他車両ＣＲ１の反射点データの反射検出位置を、受信信号強度の情報を加味して示す。図１０（ａ）、（ｂ）において、実線長方形ＲＥＦ［ｔ１］、ＲＥＦ［ｔ２］は、夫々、タイミングｔ１、ｔ２における他車両ＣＲ１の真の外形をＸＹ座標面上に投影したものである。

タイミングｔ１において、クラスタ領域設定部４３は、タイミングｔ１の反射点データ群に基づき他車両ＣＲ１上の各反射点の反射検出位置を包含するクラスタ領域ＣＬＳ［ｔ１］を設定する。そして、部分領域推定部４４は、タイミングｔ１の反射点データ群を参照し、クラスタ領域ＣＬＳ［ｔ１］内の各反射点についての反射検出位置及び受信信号強度に基づいて上述の部分領域推定処理により他車両ＣＲ１の部分領域ＦＲ［ｔ１］を推定する。ここでは、クラスタ領域ＣＬＳ［ｔ１］及び部分領域ＦＲ［ｔ１］が左後方領域Ｒ_２（図２（ｂ）参照）内に収まっているため、部分領域ＦＲ［ｔ１］はタイミングｔ１における他車両ＣＲ１の車頭領域として推定される。任意の他車両について、推定された車頭領域としての矩形の４頂点の内、他車両の進行方向側に位置し且つ原点Ｏに近い側の頂点を、車頭角と称する。部分領域推定処理は車頭角の推定処理も含む。他車両が左後方領域Ｒ_２（図２（ｂ）参照）に位置する場合にあっては、車頭領域としての矩形の４頂点の内、最も原点Ｏに近い頂点が車頭角として推定される。故に、図１０（ａ）では頂点ＦＣ［ｔ１］がタイミングｔ１の車頭角に相当する。

タイミングｔ２において、クラスタ領域設定部４３は、タイミングｔ２の反射点データ群に基づき他車両ＣＲ１上の各反射点の反射検出位置を包含するクラスタ領域ＣＬＳ［ｔ２］を設定する。そして、部分領域推定部４４は、タイミングｔ２の反射点データ群を参照し、クラスタ領域ＣＬＳ［ｔ２］内の各反射点についての反射検出位置及び受信信号強度に基づいて上述の部分領域推定処理により他車両ＣＲ１の部分領域ＲＲ［ｔ２］を推定する。ここでは、クラスタ領域ＣＬＳ［ｔ２］及び部分領域ＲＲ［ｔ２］が左前方領域Ｒ_１（図２（ｂ）参照）内に収まっているため、部分領域ＲＲ［ｔ２］はタイミングｔ２における他車両ＣＲ１の車尾領域として推定される。任意の他車両について、推定された車尾領域としての矩形の４頂点の内、他車両の進行方向の逆側に位置し且つ原点Ｏに近い側の頂点を、車尾角と称する。部分領域推定処理は車尾角の推定処理も含む。他車両が左前方領域Ｒ_１（図２（ｂ）参照）に位置する場合にあっては、車尾領域としての矩形の４頂点の内、最も原点Ｏに近い頂点が車尾角として推定される。故に、図１０（ｂ）では頂点ＲＣ［ｔ２］がタイミングｔ２の車尾角に相当する。

占有領域推定部４５は、タイミングｔ１における車頭領域ＦＲ［ｔ１］のタイミングｔ２における位置を、タイミングｔ１における受信部３の受信信号（タイミングｔ１における反射点データ）を少なくとも用いて推定し、その推定結果をタイミングｔ２における車尾領域ＲＲ［ｔ２］に対応付けることにより、タイミングｔ２における他車両ＣＲ１の占有領域を推定する。

図１１（ａ）に、タイミングｔ１における車頭領域ＦＲ［ｔ１］及び車頭角ＦＣ［ｔ１］並びにタイミングｔ２における車尾領域ＲＲ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］と共に、車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］を、共通のＸＹ座標上に示す。車頭領域ＦＲ［ｔ２］はタイミングｔ２において他車両ＣＲ１の車頭が存在する領域に相当し、車頭角ＦＣ［ｔ２］はタイミングｔ２における他車両ＣＲ１の車頭角に相当する。車頭領域ＦＲ［ｔ１］及びＦＲ［ｔ２］の形状は互いに合同である。

車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］は、タイミングｔ２における反射点データから直接的に推定されるものではなく、タイミングｔ１における反射点データを少なくとも用いて推定される。

単純には例えば、タイミングｔ１における他車両ＣＲ１の反射点データ中の相対速度から推定用相対速度を特定し、タイミングｔ１及びｔ２間において他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０から見て推定用相対速度で移動し続けると仮定した上で、タイミングｔ１における他車両ＣＲ１の車頭領域ＦＲ［ｔ１］及び車頭角ＦＣ［ｔ１］の位置からタイミングｔ２における他車両ＣＲ１の車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］の位置を推定する。この場合、推定用相対速度とタイミングｔ１及びｔ２間の時間差との積だけ、車頭領域ＦＲ［ｔ１］及び車頭角ＦＣ［ｔ１］をＹ軸の正の向きに移動した位置に、車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］が設定される。

上記の推定用相対速度は、タイミングｔ１におけるクラスタ領域ＣＬＳ［ｔ１］内又は車頭領域ＦＲ［ｔ１］内の１つの反射点（例えば最大の受信信号強度に対応する反射点）についての相対速度でも良いし、タイミングｔ１におけるクラスタ領域ＣＬＳ［ｔ１］内又は車頭領域ＦＲ［ｔ１］内の複数の反射点についての相対速度の平均（加重平均を含む）でも良い。基本的には、或る１つのタイミングにおいて、他車両ＣＲ１の複数の反射点データ中の相対速度は実質的に互いに等しく、クラスタ領域が設定される際に、クラスタ領域中の全反射点の相対速度は単一の相対速度に設定し直されても良い。

実際には例えば、タイミングｔ１より後であって且つタイミングｔ２よりも前の計測周期にて得られる反射点データを更に利用して車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］の位置を推定すると良い。この場合、タイミングｔ１及びｔ２間における他車両ＣＲ１の相対速度を、相対速度の変化状態を含めて正確に見積もることができるため、車頭領域ＦＲ［ｔ２］及び車頭角ＦＣ［ｔ２］の位置の推定精度が高まる。この際、推定処理部４２は、反射検出位置及び相対速度の時間方向における連続性などに基づき物標の同定及び追跡を行う周知の方法を用いることができる。

図１１（ｂ）に、タイミングｔ２における車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］と、それらに基づき推定された占有領域ＯＲ［ｔ２］を示す。図１１（ｂ）において、実線長方形ＲＥＦ［ｔ２］はタイミングｔ２における他車両ＣＲ１の真の外形をＸＹ座標面上に投影したものである。占有領域ＯＲ［ｔ２］は、タイミングｔ２において他車両ＣＲ１が占有している領域を推定したものである。占有領域ＯＲ［ｔ２］はＸ軸に平行な２つの辺とＹ軸に平行な２つの辺とで形成される矩形領域であり、Ｙ軸に平行な２つの辺の内、原点Ｏに近い側の辺の両端に車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］が配置される。車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］の内、車尾角ＲＣ［ｔ２］の方が原点Ｏに近い。

占有領域推定部４５は、Ｘ軸方向における占有領域ＯＲ［ｔ２］の長さ、即ち車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］間の距離を、他車両ＣＲ１の車長として推定する。Ｘ軸方向における占有領域ＯＲ［ｔ２］の長さＷＤＴは、他車両ＣＲ１の車幅の推定値に相当する。占有領域推定部４５は、車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］間の距離に基づいて他車両ＣＲ１の車幅（即ち長さＷＤＴ）を推定する。この際、車長が大きいほど車幅も大きくなる可能性が高いとの知見を利用する。

ここでは、占有領域推定部４５は、他車両ＣＲ１の車長（即ち車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］間の距離）が所定長さ（例えば５ｍ）未満であれば他車両ＣＲ１の車種は普通車であると推定して他車両ＣＲ１の車幅が第１の車幅であると推定し（即ち長さＷＤＴを第１の車幅に設定し）、他車両ＣＲ１の車長が所定長さ以上であれば他車両ＣＲ１の車種は大型車であると推定して他車両ＣＲ１の車幅が第２の車幅であると推定する（即ち長さＷＤＴを第２の車幅に設定する）。第２の車幅は第１の車幅よりも大きく、例えば、第１の車幅、第２の車幅は、夫々、１．８ｍ、２．２ｍである。他車両ＣＲ１の車長（即ち車頭角ＦＣ［ｔ２］及び車尾角ＲＣ［ｔ２］間の距離）に応じ、他車両ＣＲ１の車幅を３段階以上に分類して推定しても構わない。

本実施例では、上述の如く、複数の反射点についての反射検出位置だけでなく受信信号強度をも用いて物標の一部が存在する部分領域を推定する。このため、反射波の出所である物標の表面位置を精度良く表した部分領域を推定することが可能となり、その推定結果を利用することで、物標の占有領域の推定精度も高いものとすることができる。

具体的には、複数の反射点の反射検出位置を受信信号強度にて重み付けて平均をとり、複数の反射点に関する受信信号強度を考慮した標準偏差を利用して、物標の一部が存在する部分領域（本実施例では他車両の車尾領域、車頭領域）を推定する。このような部分領域の推定を利用することで、他車両の占有領域を精度良く推定することができる。

この際、本実施例の如く、他車両及び自車両の位置関係が互いに異なるタイミングで車尾領域及び車頭領域を別々に推定し、それらを対応付けて占有領域を推定するという方法を利用することで、単一のタイミングでの受信信号だけでは把握し難い他車両の占有領域を精度良く推定することができる。

レーダ装置の計測結果を利用して自車両の運転制御（自動運転制御又は運転支援制御）を行うシステムにおいて、上記のような推定結果を利用することにより、運転制御の精度及び妥当性を高めることができる。例えば、運転制御において他車両ＣＲ１の後方又は前方に自車両ＣＲ０を車線変更させる際、他車両ＣＲ１の占有領域、車尾角及び車頭角が正確に分からない場合には、自車両ＣＲ０が他車両ＣＲ１に接触する可能性が生まれる、又は、接触を避けるために十分な余裕をもってしか運転制御を行うことができなくなるが、本実施例によれば、このような不都合を解消できる。

タイミングｔ１は他車両ＣＲ１の車頭領域を推定可能なタイミングであれば任意であるが、以下のようにしても良い。他車両ＣＲ１の車頭領域を推定可能な各タイミングにおいて部分領域推定部４４により部分領域を車頭領域として順次推定する。本実施例の想定の下では、時間経過と共に、車頭領域の位置がＹ軸の正の向きに移動していくことになるが、部分領域推定部４４により推定される部分領域の全体が左後方領域Ｒ_２に収まっている状態から、推定される部分領域の一部又は全部が左前方領域Ｒ_１にかかる直前において（即ち他車両ＣＲ１の車頭が“ｙ＜０”の位置から“ｙ＞０”の位置へと移動する直前において）、車頭領域の推定を打ち切って、最後に推定された車頭領域をタイミングｔ１における車頭領域と捉えるようにしても良い。

また、タイミングｔ２も他車両ＣＲ１の車尾領域を推定可能なタイミングであれば任意である。例えば、左前方領域Ｒ_１中の所定領域内にて部分領域推定部４４により部分領域が推定されたとき、その部分領域をタイミングｔ２における車尾領域ＲＲ［ｔ２］と捉えて占有領域ＯＲ［ｔ２］を推定すれば良い。そして、占有領域推定部４５は、占有領域ＯＲ［ｔ２］のＹ軸方向及びＸ軸方向の長さを示す形状情報を作成及び保持し、以後は、他車両ＣＲ１の車長及び車幅が占有領域ＯＲ［ｔ２］のＹ軸方向及びＸ軸方向の長さと一致するとみなす。

他車両ＣＲ１の形状情報が一旦作成されると、他車両ＣＲ１がレーダ装置１により物標として検出され続けている限り、当該形状情報は保持され続け、保持された形状情報にて定義される車長及び車幅を他車両ＣＲ１が有するとした上で、他車両ＣＲ１は受信部３での受信信号に基づきＸＹ座標面上で追跡される（即ち、推定処理部４２により他車両ＣＲ１の位置がＸＹ座標面上で追跡される）。これは、後述の他の実施例及び他車両ＣＲ１以外の他車両についても同様である。

尚、本実施例では、時間進行につれて他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０の左斜め後方から左斜め前方に移動していく状況を想定したため、他車両ＣＲ１の車頭領域が車尾領域よりも先に推定されているが、時間進行につれて他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０の左斜め前方から左斜め後方に移動していく状況においては、他車両ＣＲ１の車尾領域が推定された後に他車両ＣＲ１の車頭領域が推定される（即ちタイミングｔ１及びｔ２間の時間関係が逆になる）。この場合、他車両ＣＲ１の車尾領域の推定を経て他車両ＣＲ１の車頭領域を推定した後、他車両ＣＲ１の車頭領域に対して、過去に推定済みの他車両ＣＲ１の車尾領域を対応付けることにより、他車両ＣＲ１の占有領域を推定すれば良い。これは、他車両ＣＲ１に限らず、後述の任意の他車両について当てはまる。

＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第１実施例において、車線ＬＮ１上で複数の他車両が走行している場合にも、上述した方法により、各他車両について車頭領域、車頭角、車尾領域、車尾角及び占有領域が推定されて良い。例えば、図１２に示す如く、第１実施例にて想定された他車両ＣＲ１に加えて他車両ＣＲ１の後方にて車線ＬＮ１上を車両ＣＲ２が前向きに走行している場合を考える。そして、他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０の左斜め後方に存在している状態を基準として、自車両ＣＲ０が減速してゆくような状況を想定する。尚、車両ＣＲ１及びＣＲ２間に他の物標は存在しないものとする。

この場合、第１実施例の如く、タイミングｔ１における他車両ＣＲ１の車頭領域及び車頭角の推定及びタイミングｔ２における他車両ＣＲ１の車尾領域及び車尾角の推定を介して他車両ＣＲ１の占有領域が推定されることになるが、これに加え、タイミングｔ２にて検知領域ＦＯＶ内に他車両ＣＲ２の車頭が収まっていて他車両ＣＲ２の車頭領域及び車頭角が推定されたならば、空き領域推定部４６は、図１３に示す如く、タイミングｔ２における他車両ＣＲ１の占有領域６５１とタイミングｔ２における他車両ＣＲ２の車頭領域６５２とに挟まれた領域（換言すれば、タイミングｔ２における他車両ＣＲ１の車尾角と他車両ＣＲ２の車頭角とに挟まれた領域）を空き領域６５３として推定することができる。

空き領域推定部４６にて推定される空き領域は、Ｙ軸方向にのみ長さを有する一次元量である。但し、空き領域は、Ｘ軸方向に所定の幅を有する矩形領域として推定されても良い。何れにせよ、他車両ＣＲ１の車尾角と他車両ＣＲ２の車頭角との間の領域が空き領域６５３として推定される。そして例えば、空き領域６５３に自車両ＣＲ０を安全に割り込ませることが可能な程度に空き領域６５３が大きいのであれば、空き領域６５３に自車両ＣＲ０を移動させるように運転制御を行うといったことが可能となる。

タイミングｔ２の後において他車両ＣＲ２の車尾領域及び車尾角が更に推定されても良く、その推定を通じて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２の各占有領域の推定及び他車両ＣＲ１及びＣＲ２の各形状情報の保持が完了する。この際、空き領域推定部４６は、他車両ＣＲ１及びＣＲ２の占有領域間の領域を空き領域として推定することができる。

他車両が２台の場合について説明したが、車線ＬＮ１上に３台以上の他車両が走行している場合にも同様にできる。

＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。上述の図１２の例の如く、或るタイミング（図１２ではタイミングｔ２）にて他車両ＣＲ１の車尾角と他車両ＣＲ２の車頭角の位置を推定できるのであれば、それらの間の空き領域を直ちに推定することができる。しかし、他車両ＣＲ１及びＣＲ２が共に自車両ＣＲ０の左斜め前方に位置している状況下においては、上述してきた方法では空き領域の推定が困難である。第３実施例では、そのような状況下においても、他車両の占有領域の推定を介して空き領域を推定可能な方法を説明する。

第３実施例では、図１４に示すような状況を想定する。即ち、自車両ＣＲ０が車線ＬＮ０上を且つ他車両ＣＲ１及びＣＲ２が車線ＬＮ１上を前方に向けて走行している。他車両ＣＲ１は他車両ＣＲ２の前方側に位置する。但し、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２は共に自車両ＣＲ０の左斜め前方に位置している。即ち、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２から成る車列の全体が左前方領域Ｒ_１（図２（ｂ）参照）内に位置している。また、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２の全体は検知領域ＦＯＶ内に存在しているものとする。

タイミングｔ_Ａでは、他車両ＣＲ１上の反射点からの反射波ＲＷと他車両ＣＲ２上の反射点からの反射波ＲＷとが受信部３にて受信される。故に、タイミングｔ_Ａにて得られる反射点データから、上述してきた方法により、他車両ＣＲ１についてのクラスタ領域の設定を通じて他車両ＣＲ１の車尾領域及び車尾角を推定することができ、他車両ＣＲ２についてのクラスタ領域の設定を通じて他車両ＣＲ２の車尾領域及び車尾角を推定することができる。

図１５に、タイミングｔ_Ａにおいて設定又は推定された、他車両ＣＲ１についてのクラスタ領域ＣＬＳ１、車尾領域ＲＲ１及び車尾角ＲＣ１と、他車両ＣＲ２についてのクラスタ領域ＣＬＳ２、車尾領域ＲＲ２及び車尾角ＲＣ２とを、ＸＹ座標面上に示す。図１５では図示を省略しているが、クラスタ領域ＣＬＳ１及びＣＬＳ２の夫々には、複数の反射点が存在している（換言すれば複数の反射点についての複数の反射検出位置が存在している）。

第３実施例に係る占有領域推定部４５は、或る他車両について、当該他車両についての反射点の検出数と、レーダ装置１及び他車両間の検出距離とに基づいて特徴量を導出し、導出した特徴量を用いて他車両の車種（種類）を判定する。そして、その判定結果を、部分領域推定部４４の推定結果と組み合わせることで、他車両の占有領域を推定する。他車両についての反射点の検出数とは、その他車両に対して設定されたクラスタ領域に含まれる反射点の個数に相当する。このような占有領域の推定を他車両ごとに行うことができる。

図１６を参照して、上記の特徴量につき説明する。図１６は、クラスタ領域に含まれる反射点の個数と物標距離ｄとの関係を、様々な物標に対して実験した結果を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は物標距離ｄに対応し、縦軸はクラスタ領域に含まれる反射点の個数の平方数（以下、反射点数評価値ＮＵＭと称する）に対応している。物標距離ｄとは、注目した物標の中心とレーダ装置１との間の距離を指す。当該実験において、物標として、普通車に分類される第１の車両及び第２の車両と、大型車に分類される第３の車両と、を用いた。大型車に分類される車両の車長及び車幅は、普通車に分類される車両の車長及び車幅よりも大きい。第１～第３の車両の夫々は、他車両でありうる。

図１６のグラフには、円と、長方形と、ひし形と、３種類の三角形とが、各々に多数プロットされている。３種類の三角形は第１～第３の三角形から成る。第１及び第２の三角形は図１６のグラフの横軸に平行な辺を有し、第３の三角形は図１６のグラフの縦軸に平行な辺を有する。第１の三角形においてグラフの横軸に平行な辺は図１６の紙面の下方側に配置され、第２の三角形においてグラフの横軸に平行な辺は図１６の紙面の上方側に配置されている。図１６のグラフにおいて、円のプロットと第１の三角形のプロットは、第１の車両についての反射点数評価値ＮＵＭ及び物標距離ｄ間の関係の実験結果を表し、長方形のプロットと第２の三角形のプロットは、第２の車両についての反射点数評価値ＮＵＭ及び物標距離ｄ間の関係の実験結果を表し、ひし形のプロットと第３の三角形のプロットは、第３の車両についての反射点数評価値ＮＵＭ及び物標距離ｄ間の関係の実験結果を表す。

反射点数評価値ＮＵＭ及び物標距離ｄ間の関係は、普通車（第１又は第２の車両）と大型車（第３の車両）との間で互いに区別可能な特性を有する。即ち、レーダ装置１から或る物標距離ｄだけ離れた位置に配置された物標が送信波ＴＷの照射を受ける場合、当該物標が大型車であるときの反射点数評価値ＮＵＭは、当該物標が普通車であるときの反射点数評価値ＮＵＭよりも大きいという傾向（以下第１の傾向と称する）がある。これは、大型車の方が普通車よりも反射点を形成するボディの面積が大きいためと考えられる。また、物標が普通車であるか大型車であるかに関係なく、物標距離ｄの増大につれて反射点数評価値ＮＵＭは減少するという傾向（以下第２の傾向と称する）がある。これは、物標距離ｄの増大につれて、送信波ＴＷを受ける部分の立体角が減少することや送信波ＴＷ及び反射波ＲＷが減衰すること等が要因と考えられる。

これらの傾向を考慮した所定の演算式と車種判別閾値とを占有領域推定部４５に予め与えておく。そして、占有領域推定部４５は、クラスタ領域を形成する他車両ごとに、他車両についての反射点の検出数とレーダ装置１及び他車両間の検出距離とに基づき、上記演算式を従って特徴量を導出し、導出した特徴量を車種判別閾値と比較することで他車両の車種が普通車であるのか大型車であるのかを判定する。或る他車両について、特徴量を導出する際の検出距離は、当該他車両に対応するクラスタ領域の中心とレーダ装置１との距離であっても良いし、他車両の車尾角又は車頭角が推定済みであるならば当該他車両の車尾角又は車頭角とレーダ装置１との距離であっても良い。

図１４及び図１５に示す例では、クラスタ領域ＣＬＳ２内の反射点の個数（即ち前処理部４１にて検出されてクラスタ領域ＣＬＳ２内に含まれることになった反射点の個数）と、レーダ装置１及び他車両ＣＲ２間の検出距離（即ちレーダ装置１とクラスタ領域ＣＬＳ２の中心又は車尾角ＲＣ２との距離）とに基づき、他車両ＣＲ２の特徴量を導出する。そして、他車両ＣＲ２の特徴量の値を、上述の第１の傾向及び第２の傾向を考慮して定められた車種判別閾値と比較し、他車両ＣＲ２の特徴量が車種判別閾値以上であれば他車両ＣＲ２が大型車であると判定し、そうでなければ他車両ＣＲ２が普通車であると判定する。

他車両ＣＲ１についても同様である。即ち、クラスタ領域ＣＬＳ１内の反射点の個数（即ち前処理部４１にて検出されてクラスタ領域ＣＬＳ１内に含まれることになった反射点の個数）と、レーダ装置１及び他車両ＣＲ１間の検出距離（即ちレーダ装置１とクラスタ領域ＣＬＳ１の中心又は車尾角ＲＣ１との距離）とに基づき、他車両ＣＲ１の特徴量を導出する。そして、他車両ＣＲ１の特徴量の値を車種判別閾値と比較し、他車両ＣＲ１の特徴量が車種判別閾値以上であれば他車両ＣＲ１が大型車であると判定し、そうでなければ他車両ＣＲ１が普通車であると判定する。但し、本実施例で重要となるのは他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域であるので、他車両ＣＲ１の車種判定は行われなくても良い。

占有領域推定部４５は、車種判定が行われた他車両ごとに、当該他車両が普通車であると判定した場合には当該他車両の車長、車幅が、夫々、所定の車長Ｌ_Ａ（例えば３ｍ）、所定の車幅Ｗ_Ａ（１．８ｍ）であると推定し、当該他車両が大型車であると判定した場合には当該他車両の車長、車幅が、夫々、車長Ｌ_Ａよりも大きな所定の車長Ｌ_Ｂ（例えば６ｍ）、車幅Ｗ_Ａよりも大きな所定の車幅Ｗ_Ｂ（２.２ｍ）であると推定する。そして、占有領域推定部４５は、各他車両の車種の判定結果を部分領域推定部４４の推定結果と組み合わせて各他車両の占有領域を推定する。

図１７（ａ）に、他車両ＣＲ１が普通車であると判定され且つ他車両ＣＲ２が大型車であると判定されたときに推定された他車両ＣＲ１の占有領域７１１及び他車両ＣＲ２の占有領域７１２を示す。占有領域７１１及び７１２の夫々はＸ軸に平行な２辺とＹ軸に平行な２辺を有する矩形領域として推定される。占有領域７１１はＹ軸方向において車長Ｌ_Ａ分の長さを有すると共にＸ軸方向において車幅Ｗ_Ａ分の長さを有し、タイミングｔ_Ａにおいて、占有領域７１１の４頂点の内、原点Ｏに最も近い頂点に推定された車尾角ＲＣ１が配置される。占有領域７１２はＹ軸方向において車長Ｌ_Ｂ分の長さを有すると共にＸ軸方向において車幅Ｗ_Ｂ分の長さを有し、タイミングｔ_Ａにおいて、占有領域７１２の４頂点の内、原点Ｏに最も近い頂点に推定された車尾角ＲＣ２が配置される。タイミングｔ_Ａにおいて、空き領域推定部４６は、占有領域７１１及び７１２間に挟まれた領域（占有領域７１２と車尾角ＲＣ１とに挟まれた領域）を空き領域７１３として推定することができる。

図１７（ｂ）に、他車両ＣＲ１及びＣＲ２が共に普通車であると判定されたときに推定された他車両ＣＲ１の占有領域７２１及び他車両ＣＲ２の占有領域７２２を示す。占有領域７２１及び７２２の夫々はＸ軸に平行な２辺とＹ軸に平行な２辺を有する矩形領域として推定される。占有領域７２１はＹ軸方向において車長Ｌ_Ａ分の長さを有すると共にＸ軸方向において車幅Ｗ_Ａ分の長さを有し、タイミングｔ_Ａにおいて、占有領域７２１の４頂点の内、原点Ｏに最も近い頂点に推定された車尾角ＲＣ１が配置される。占有領域７２２はＹ軸方向において車長Ｌ_Ａ分の長さを有すると共にＸ軸方向において車幅Ｗ_Ａ分の長さを有し、タイミングｔ_Ａにおいて、占有領域７２２の４頂点の内、原点Ｏに最も近い頂点に推定された車尾角ＲＣ２が配置される。タイミングｔ_Ａにおいて、空き領域推定部４６は、占有領域７２１及び７２２間に挟まれた領域（占有領域７２２と車尾角ＲＣ１とに挟まれた領域）を空き領域７２３として推定することができる。

占有領域推定部４５は、任意の他車両について、他車両の占有領域を推定した後は、その占有領域のＹ軸方向及びＸ軸方向の長さを示す形状情報を作成及び保持し、以後は、当該他車両の車長及び車幅が、対応する形状情報に示されたＹ軸方向及びＸ軸方向の長さと一致するとみなす。

但し、タイミングｔ_Ａの後において、自車両ＣＲ０及び他車両ＣＲ２間の位置関係が変化して他車両ＣＲ２が自車両ＣＲ０の左斜め後方に位置し、結果、そのときの受信部３の受信信号から他車両ＣＲ２の車頭角を直接的に推定できたときには、第１実施例で述べた方法に従い、他車両ＣＲ２について推定した車頭角及び車尾角間の距離に基づいて他車両ＣＲ２の占有領域を再度推定し、保持されていた形状情報を再度の推定結果に基づいて修正しても良い。他車両ＣＲ１についても同様である。そして、形状情報の修正が行われた場合には、その修正内容に基づく機械学習により、占有領域推定部４５において、上記の車種判別閾値を修正するようにしても良い。例えば、修正前の車種判別閾値を用いて他車両ＣＲ２の車長が車長Ｌ_Ｂであると推定した場合において、その後の車頭角の推定を経て、他車両ＣＲ２の車長が車長Ｌ_Ａ程度であると判断された場合には、車種判別閾値を増大方向に補正しても良い（但し、車種判別閾値の増大により、車種判定の対象となる他車両が普通車と判定され易くなると仮定）。

本実施例の方法によれば、他車両の車尾角しか直接的に推定できていない場合であっても、他車両の占有領域を推定することができ、占有領域の推定を通じて複数の他車両間の空き領域を推定することが可能となる。そして例えば、推定した空き領域が自車両ＣＲ０を安全に割り込ませることが可能な程度に大きいのであれば、空き領域に自車両ＣＲ０を移動させるように運転制御を行うといったことが可能となる。

尚、上述の特徴量の導出は必須ではない。例えば、他車両についての反射点の検出数とレーダ装置１及び他車両間の検出距離とを入力情報として受けて、他車両の車種が何であるかを示す情報を出力するルックアップテーブルを用意しておいても良く、この場合には、当該ルックアップテーブルを用いて他車両の車種の判定処理が実現される。

また、他車両の車種を普通車と大型車の２種類に分類判定する方法を上述したが、他車両の車種を３種類以上の中から分類判定するようにしても良い。

また、図１４及び図１５に示す例では、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ２だけでなく他車両ＣＲ１の全体も検知領域ＦＯＶ内に収まっていることを想定したが、他車両ＣＲ１については車尾だけが検知領域ＦＯＶ内に収まっていて他車両ＣＲ１の車頭は検知領域ＦＯＶ外に位置していても良い。この場合でも、他車両ＣＲ１の車尾角は推定可能であるため、他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域も推定可能となる。

本実施例では、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２が自車両ＣＲ０の左斜め前方に位置していることを想定したが故に他車両ＣＲ１及びＣＲ２の部分領域として車尾領域（ＲＲ１及びＲＲ２；図１５参照）が推定されているが、仮に、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２が自車両ＣＲ０の左斜め後方に位置している場合には、他車両ＣＲ１及びＣＲ２の部分領域として車尾領域の代わりに車頭領域が推定される変形例が想定される。但し、タイミングｔ_Ａにおいて、他車両ＣＲ１及びＣＲ２が検知領域ＦＯＶ内に位置していることが必要となるため、検知領域ＦＯＶが自車両ＣＲ０の左斜め後方に向けて広がっている場合などに、当該変形例は有効である。当該変形例においては、車尾角の代わりに各他車両の車頭角が推定され、車頭角の位置を基準に各他車両の車種判定を介して各他車両の占有領域が推定される。この場合においても、各他車両の車種の判定方法、その判定結果を利用した各他車両の占有領域の推定方法及び他車両間の空き領域の推定方法は上述したものと同様となる（他車両の両端の内、車頭と車尾を逆転させて考えれば足る）。

＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。自車両ＣＲ０に複数のレーダ装置を設置するようにしても良い。第４実施例では、自車両ＣＲ０の左側面前方部と左側面後方部に１台ずつ、上述のレーダ装置１と同じ構成を有するレーダ装置が設置されていることを想定する。第４実施例では、２台のレーダ装置を区別するべく、図１８に示すように、自車両ＣＲ０の左側面前方部、左側面後方部に設置されたレーダ装置を、夫々、符号“１Ｆ”、“１Ｒ”にて参照し、レーダ装置１Ｆ、１Ｒの検知領域を、夫々、符号“ＦＯＶ_Ｆ”、“ＦＯＶ_Ｒ”にて参照する。

レーダ装置１Ｆの検知領域ＦＯＶ_Ｆは、第３実施例までで述べたレーダ装置１の検知領域ＦＯＶと同じものであり、レーダ装置１Ｆから自車両ＣＲ０の左斜め前方に向けて広がる概ね扇型状の領域である。レーダ装置１Ｆは、主に自車両ＣＲ０の左斜め前方に向けて送信波ＴＷを送信し、検知領域ＦＯＶ_Ｆ内に存在する物標からの反射波ＲＷを受信することで、検知領域ＦＯＶ_Ｆ内に存在する物標についてのデータ（物標データ及び反射点データを含む）を得ることができる。
レーダ装置１Ｒの検知領域ＦＯＶ_Ｒは、レーダ装置１Ｒから自車両ＣＲ０の左斜め後方に向けて広がる概ね扇型状の領域である。レーダ装置１Ｒは、主に自車両ＣＲ０の左斜め後方に向けて送信波ＴＷを送信し、検知領域ＦＯＶ_Ｒ内に存在する物標からの反射波ＲＷを受信することで、検知領域ＦＯＶ_Ｒ内に存在する物標についてのデータ（物標データ及び反射点データを含む）を得ることができる。

図２（ｂ）に示す領域Ｒ_１～Ｒ_４との関係において検知領域ＦＯＶ_Ｆ及びＦＯＶ_Ｒについて説明を加える。尚、上述したように、Ｘ軸及びＹ軸並びに領域Ｒ_１～Ｒ_４は、レーダ装置１Ｆの設置位置を原点Ｏにとって定義されるものである。
検知領域ＦＯＶ_Ｆは左前方領域Ｒ_１を内包し、左後方領域Ｒ_２の内、左前方領域Ｒ_１に近い側の一部の領域も内包する。更に、検知領域ＦＯＶ_Ｆは、右前方領域Ｒ_３の内、左前方領域Ｒ_１に近い側の一部の領域も内包しうる。但し、レーダ装置１Ｆからの距離が所定の検知距離以上となる領域は検知領域ＦＯＶ_Ｆに含まれない。
検知領域ＦＯＶ_Ｒは左後方領域Ｒ_２を内包し（但し部分的に欠けがある）、左前方領域Ｒ_１の内、左後方領域Ｒ_２に近い側の一部の領域も内包する。更に、検知領域ＦＯＶ_Ｒは、右後方領域Ｒ_４の内、左後方領域Ｒ_２に近い側の一部の領域も内包しうる。但し、レーダ装置１Ｒからの距離が所定の検知距離以上となる領域は検知領域ＦＯＶ_Ｒに含まれない。

図１９は、第４実施例に係る車両制御システムＳＹＳの構成ブロック図である。車両制御システムＳＹＳは、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒと、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒに接続されたレーダ統合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６と、レーダ統合ＥＣＵ６に接続された車両制御ＥＣＵ７とを備え、自車両ＣＲ０に搭載される。

レーダ装置１Ｆ及び１Ｒは、夫々に、受信部３の受信信号に基づく情報（以下、レーダ計測結果情報と称する）をレーダ統合ＥＣＵ６に伝達することができる。レーダ計測結果情報は、受信部３の受信信号に基づき信号処理部４にて得られる任意の情報（例えば他車両の占有領域の位置を示す情報や他車両の形状情報）を含んでいて良い。尚、車両制御システムＳＹＳを構成する場合、推定処理部４２にて実現されると述べた機能の一部をレーダ統合ＥＣＵ６にて実現するようにしても良い。例えば、車両制御システムＳＹＳにおいては、空き領域の推定はレーダ装置１Ｆ及び１Ｒではなく、レーダ統合ＥＣＵ６で実行されて良い。

レーダ統合ＥＣＵ６は、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒから提供されるレーダ計測結果情報を統合し、その統合結果を示すレーダ統合情報を車両制御ＥＣＵ７に伝達する。

レーダ装置１Ｆからのレーダ計測結果情報は、検知領域ＦＯＶ_Ｆ内の物標に関わる位置を、レーダ装置１Ｆの配置位置を原点ＯにとったＸＹ座標面上において示す。これに対し、レーダ装置１Ｒからのレーダ計測結果情報は、検知領域ＦＯＶ_Ｒ内の物標に関わる位置を、レーダ装置１Ｒの配置位置を原点Ｏ’にとったＸ’Ｙ’座標面上において示す（Ｘ’Ｙ’座標面については図示せず）。Ｘ’Ｙ’座標面は原点Ｏ’にて互いに直交するＸ’軸及びＹ’軸から成る二次元座標面であり、Ｘ’軸及びＹ’軸は、夫々、Ｘ軸及びＹ軸を、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒ間の距離だけ後方にシフトした軸に相当する。レーダ統合ＥＣＵ６は、予め認識しているレーダ装置１Ｆ及び１Ｒ間の幾何学的な位置関係に基づき、レーダ装置１ＲからのＸ’Ｙ’座標面上のレーダ計測結果情報をＸＹ座標面上のレーダ計測結果情報に変換し、変換後のレーダ計測結果情報と、レーダ装置１ＦからのＸＹ座標面上のレーダ計測結果情報とを統合することでレーダ統合情報を生成する。

レーダ装置１Ｆと同様に、レーダ装置１Ｒにおいても上述の部分領域推定処理を実行可能であって良い。即ち、或る他車両に関し、他車両がレーダ装置１Ｒの左斜め後方に位置し且つ検出領域ＦＯＶ_Ｒ内に収まっている場合、レーダ装置１Ｒは他車両に対しＸ’Ｙ’座標面上で部分領域推定処理を実行することによりＸ’Ｙ’座標面上で他車両の車頭領域及び車頭角（車頭領域を形成する４頂点の内、レーダ装置１Ｒに最も近い頂点に相当）を推定できて良い。同様に、他車両がレーダ装置１Ｒの左斜め前方に位置し且つ検出領域ＦＯＶ_Ｒ内に収まっている場合、レーダ装置１Ｒは他車両に対しＸ’Ｙ’座標面上で部分領域推定処理を実行することによりＸ’Ｙ’座標面上で他車両の車尾領域及び車尾角（車尾領域を形成する４頂点の内、レーダ装置１Ｒに最も近い頂点に相当）を推定できて良い。

検知領域ＦＯＶ_Ｆ及びＦＯＶ_Ｒを含む自車両ＣＲ０の周辺領域において１以上の他車両が存在していて、各他車両の車頭領域、車頭角、車尾領域、車尾角及び占有領域がレーダ装置１Ｆ又は１Ｒにて推定されている場合、レーダ統合情報により、自車両ＣＲ０の周辺領域において車頭領域、車頭角、車尾領域、車尾角及び占有領域が特定され、その特定内容に基づき空き領域も特定される。また、レーダ装置１Ｆ又は１Ｒにて或る他車両の形状情報が作成されたとき、レーダ統合ＥＣＵ６において当該他車両に対応付けて形状情報が保持されて良い。

車両制御ＥＣＵ７は、レーダ統合情報に基づき自車両ＣＲ０の運転制御を行う。自車両ＣＲ０の運転制御には、自車両ＣＲ０の走行速度の制御（加速、減速の制御を含む）、及び、自車両ＣＲの移動方向の制御が含まれる。自車両ＣＲ０の運転者は、自車両ＣＲ０に設けられた操作部材（ステアリング、アクセルペダル、ブレーキベダル等）を手動操作することで自車両ＣＲ０を運転することができるが、レーダ統合情報に基づく自車両ＣＲ０の運転制御は、運転者の手動運転操作に依存せずに実行される自動運転制御であっても良いし、運転者の手動運転操作を支援する運転支援制御であっても良い。

例えば、第２実施例に係る図１２に示す状況において（図１３も適宜参照）、第２実施例のレーダ装置１に相当するレーダ装置１Ｆにより、他車両ＣＲ１の占有領域６５１、他車両ＣＲ２の車頭領域６５２及び空き領域６５３が推定され、それらの推定結果を含むレーダ計測結果情報がレーダ統合部６に提供される。そのレーダ計測結果情報を含むレーダ統合情報に基づき、車両制御ＥＣＵ７は、空き領域６５３に自車両ＣＲ０を割り込ませることができるかを判断し、割り込み可能と判断した場合には、車線ＬＮ１における他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行う。尚、この運転制御の実現に際しては、レーダ装置１Ｒは不要である。

また例えば、第３実施例に係る図１４に示す状況において（図１７（ａ）及び（ｂ）も適宜参照）、第３実施例のレーダ装置１に相当するレーダ装置１Ｆにより、他車両ＣＲ１の占有領域（７１１又は７２１）と他車両ＣＲ２の占有領域（７１２又は７２２）と他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域（７１３又は７２３）とが推定され、それらの推定結果を含むレーダ計測結果情報がレーダ統合部６に提供される。そのレーダ計測結果情報を含むレーダ統合情報に基づき、車両制御ＥＣＵ７は、他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域（７１３又は７２３）に自車両ＣＲ０を割り込ませることができるかを判断し、割り込み可能と判断した場合には、車線ＬＮ１における他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行う。尚、この運転制御の実現に際しては、レーダ装置１Ｒは不要である。

第２実施例及び第３実施例に示す状況に関わる車両制御システムＳＹＳの動作の流れを、図２０を参照して説明する。図１２又は図１４に示すような状況を想定し、車線ＬＮ１上を走行する２台の他車両の内、前方側に位置する他車両を前方車両と称し、後方側に位置する他車両を後方車両と称する。車線ＬＮ１において前方車両と後方車両は互いに隣接している。即ち、前方車両と後方車両との間に他の物標は存在しないものとする。図１２又は図１４の例では、他車両ＣＲ１、ＣＲ２が、夫々、前方車両、後方車両に相当する。図２０の動作の実現にあたり、レーダ装置１Ｆに加えてレーダ装置１Ｒを利用することも可能であるが、まず、レーダ装置１Ｆのみを利用する場合の動作を説明する。

図２０の動作は車両制御システムＳＹＳにより実行されるステップＳ１１～Ｓ１７の処理から成る。まずステップ１１において、レーダ装置１Ｆにより、上記標準偏差を利用した部分領域推定処理が実行され、各他車両の車尾領域及び車尾角並びに各他車両の車頭領域及び車頭角の全部又は一部が推定される。状況によっては、それらが一切推定できないこともありえる。

ステップＳ１１に続くステップＳ１２において、前方車両の車尾角及び後方車両の車頭角を推定できたかが確認され、それらが推定できた場合に限りステップＳ１３に進む一方で、そうでない場合にはステップＳ１４に進む。第２実施例に示すタイミングｔ１及びｔ２での動作が行われたとき（図１２参照）、ステップＳ１２からステップＳ１３に進むことになる。

ステップＳ１３において、レーダ装置１Ｆ又はレーダ統合ＥＣＵ６により、前方車両と後方車両との車間距離が推定され、その後、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１３で推定される車間距離は、第２実施例の方法により推定される空き領域のＹ軸方向の長さに相当する。

ステップＳ１４において、前方車両及び後方車両の各車尾角を推定できたかが確認される。前方車両及び後方車両の各車尾角を推定されている場合にはステップＳ１４からステップＳ１６に進むが、そうでない場合にはステップＳ１５に進む。第３実施例に示す動作が行われたとき、ステップＳ１４からステップＳ１６に進むことになる。

ステップＳ１５では、レーダ装置１Ｆ又はレーダ統合ＥＣＵ６により、前方車両と後方車両との車間距離が推定不能と判断されて、図２０の動作を終える。

ステップＳ１６では、第３実施例で示した方法により、後方車両の車種の判定を介して後方車両の車長が推定され、後方車両の推定車長を用いてレーダ装置１Ｆ又はレーダ統合ＥＣＵ６により前方車両と後方車両との車間距離が推定される。その後、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１６で推定される車間距離は、第３実施例の方法により推定される空き領域のＹ軸方向の長さに相当する。

ステップＳ１３又はＳ１６にて推定された前方車両及び後方車両間の車間距離を、以下、便宜上、記号“ｄ_ＥＳＴ”にて参照する。ステップＳ１７に進む場合、推定された車間距離ｄ_ＥＳＴと、ＸＹ座標面上における前方車両及び後方車両間の空き領域の位置（中心位置）と、自車両ＣＲ０から見た前方車両及び後方車両の相対速度と、が少なくともレーダ統合情報に含まれている。前方車両の相対速度は前方車両に対して検知された各反射点の相対速度にて特定され、後方車両の相対速度は後方車両に対して検知された各反射点の相対速度にて特定される。前方車両及び後方車両間における相対速度の差は前方車両及び後方車両間の速度差であり、その速度差に応じて時間経過と共に前方車両及び後方車両間の車間距離が車間距離ｄ_ＥＳＴから変動することが見込まれる。

ステップＳ１７において、車両制御ＥＣＵ７は、推定された車間距離ｄ_ＥＳＴと、前方車両及び後方車両間の速度差に基づく前方車両及び後方車両間の車間距離の時間変動率と、空き領域の中心に自車両ＣＲ０が到達するまでの予測時間と、に基づき、前方車両及び後方車両間の空き領域に対する自車両ＣＲ０の割り込み可否を判定する。空き領域の中心に自車両ＣＲ０が到達するまでの予測時間は、空き領域の中心に向けて自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行ったと仮定した場合に自車両ＣＲ０を空き領域の中心にまで移動させるためにかかる時間の予測値であり、その予測は、必要に応じ、自車両ＣＲ０の速度や、空き領域及び自車両ＣＲ０間の位置関係を参照して実行される。

ステップＳ１７にて、割り込みが不可であると判定された場合、車両制御ＥＣＵ７は、空き領域の中心に向けて自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行わない。ステップＳ１７にて、割り込みが可能であると判定された場合、車両制御ＥＣＵ７は、空き領域の中心に向けて自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を実行する、又は、その運転制御の実行を許可する。例えば、運転者は車両制御システムＳＹＳに対し左車線変更指示を入力することができて良い。車両制御ＥＣＵ７は、例えば、自車両ＣＲ０に設置されたウィンカレバーに対し自車両ＣＲ０を左側に寄せることに対応する操作が入力されたとき、左車線変更指示が入力されたと判断する。そして、左車線変更指示が入力された場合において、ステップＳ１７にて割り込みが可能と判断された場合、車両制御ＥＣＵ７は、空き領域の中心に向けて自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を実行して良い。

上述したように、レーダ装置１Ｆに加えてレーダ装置１Ｒを利用して図２０の動作を実現することも可能である。この場合、ステップＳ１１の推定動作をレーダ装置１Ｆ及びレーダ装置１Ｒが協働して実行して良い。即ち例えば、図２１に示す如く、或る特定のタイミングにおいて、前方車両がレーダ装置１Ｆの左斜め前方に位置していて検出領域ＦＯＶ_Ｆ内に収まり且つ後方車両がレーダ装置１Ｒの左斜め後方に位置していて検出領域ＦＯＶ_Ｒ内に収まっている場合、レーダ装置１Ｆは前方車両に対しＸＹ座標面上で部分領域推定処理を実行することにより前方車両の車尾領域及び車尾角を推定することができ、これと同時に、レーダ装置１Ｒは後方車両に対しＸ’Ｙ’座標面上で部分領域推定処理を実行することにより後方車両の車頭領域及び車頭角を推定することができる。

そうすると、ステップＳ１２からステップＳ１３に進むことになる。そのステップＳ１３において、レーダ統合ＥＣＵ６は、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒの推定内容を統合して前方車両と後方車両との車間距離（空き領域）を推定すれば良い。ここで推定される車間距離は、レーダ装置１Ｆにて推定された前方車両の車尾角のＸ座標値と、レーダ装置１Ｒにて推定された後方車両の車頭角のＸ座標値との差で表される。

このように、レーダ装置１Ｆのみを用いる場合においてステップＳ１３にて車間距離（空き領域）を推定するためには上記標準偏差に基づく部分領域推定処理を複数のタイミングで実行する必要があるが（図１２参照）、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒの双方を用いれば、上記標準偏差に基づく部分領域推定処理を単一のタイミングで行えば足る場合がある。

本実施例によれば、渋滞時などにおける車列割り込みを、運転者の手動運転操作に依らず自動で安全に行う、といったことが可能となる。

＜＜第５実施例＞＞
第５実施例を説明する。第５実施例では、第４実施例で示した車両制御システムＳＹＳの他の具体的動作例を説明する。

図２２に示す如く、タイミングｔ_Ｂ１において、自車両ＣＲ０が車線ＬＮ０上を前方に向けて走行し、且つ、他車両ＣＲ１～ＣＲ５が車線ＬＮ１上を前方に向けて走行していることを想定する。車線ＬＮ１上の他車両ＣＲ１～ＣＲ５の内、他車両ＣＲ１が最も先頭に位置し、他車両ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ３、ＣＲ４、ＣＲ５の順に並んでいる（説明の便宜上、この順番は不変であると考える）。つまり、他車両ＣＲ１及びＣＲ２の組み合わせに注目した場合、他車両ＣＲ１及びＣＲ２は前方車両及び後方車両に相当し、他車両ＣＲ２及びＣＲ３の組み合わせに注目した場合、他車両ＣＲ２及びＣＲ３は前方車両及び後方車両に相当し、他車両ＣＲ３及びＣＲ４の組み合わせに注目した場合、他車両ＣＲ３及びＣＲ４は前方車両及び後方車両に相当し、他車両ＣＲ４及びＣＲ５の組み合わせに注目した場合、他車両ＣＲ４及びＣＲ５は前方車両及び後方車両に相当する。車線ＬＮ１上において、他車両ＣＲ１及びＣＲ２間、他車両ＣＲ２及びＣＲ３間、他車両ＣＲ３及びＣＲ４間、他車両ＣＲ４及びＣＲ５間の夫々に、他の物標は存在しないものとする。各タイミングにおいて、レーダ装置１Ｆの送信波ＴＷを反射する物標には、他車両ＣＲ１～ＣＲ５の何れか１以上が含まれ得る。レーダ装置１Ｒについても同様である。

図２２に示す如く、タイミングｔ_Ｂ１において他車両ＣＲ１が自車両ＣＲ０の左斜め後方に存在している状態を基準として、自車両ＣＲ０が減速してゆき、結果、時間経過と共に、他車両ＣＲ１～ＣＲ５から成る車列全体に対し自車両ＣＲ０がＸ軸に沿って相対的に後方側に移動してゆく状況を想定する。

図２３を参照する。他車両ＣＲ１～ＣＲ５から成る車列全体に対し自車両ＣＲ０が相対的にＸ軸に沿って後方側に移動してゆく過程において、部分領域推定処理により、他車両ＣＲ１の車頭領域及び車頭角並びに車尾領域及び車尾角が推定されて他車両ＣＲ１の形状情報が取得される。上記過程において自車両ＣＲ０が車列全体に対して更に後方側に移動すると、他車両ＣＲ２の車頭領域及び車頭角並びに車尾領域及び車尾角が推定されて他車両ＣＲ２の形状情報が取得され、その後、他車両ＣＲ３の車頭領域及び車頭角並びに車尾領域及び車尾角が推定されて他車両ＣＲ３の形状情報が取得される。タイミングｔ_Ｂ２は、他車両ＣＲ３の車尾領域及び車尾角の推定が完了したタイミングである。

図２３に示す状況では、他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の車間距離が、それらの間に自車両ＣＲ０を割り込ませることが不可能又は不適切な程度に狭い。このため、車両制御ＥＣＵ７は、他車両ＣＲ１及びＣＲ２間の空き領域に対する自車両ＣＲ０の割り込みは不可能であると判定し、他車両ＣＲ１の車尾領域及び車尾角並びに他車両ＣＲ２の車頭領域及び車頭角の推定後も自車両ＣＲ０を上記車列全体に対して後方側に移動させる。また、他車両ＣＲ２及びＣＲ３間の車間距離も、それらの間に自車両ＣＲ０を割り込ませることが不可能又は不適切な程度に狭い。このため、車両制御ＥＣＵ７は、他車両ＣＲ２及びＣＲ３間の空き領域に対する自車両ＣＲ０の割り込みは不可能であると判定し、他車両ＣＲ２の車尾領域及び車尾角並びに他車両ＣＲ３の車頭領域及び車頭角の推定後も自車両ＣＲ０を上記車列全体に対して後方側に移動させる。

一方、図２３に示す状況では、他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の車間距離がそれらの間に自車両ＣＲ０を安全に割り込ませることが可能な程度に広いとする。そうすると、車両制御ＥＣＵ７は、他車両ＣＲ３の車尾領域及び車尾角並びに他車両ＣＲ４の車頭領域及び車頭角の推定後、他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の空き領域に対する自車両ＣＲ０の割り込みは可能であると判定して、車線ＬＮ１における他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行う。割り込み可否の判定方法は第４実施例で示した通りである。

各他車両の車頭領域及び車頭角の推定並びに車尾領域及び車尾角の推定は、レーダ装置１Ｆ単体にて行われても良いし、レーダ装置１Ｒ単体にて行われても良いし、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒの双方が協働することで実現されても良い。特に、タイミングｔ_Ｂ２における他車両ＣＲ４の車頭領域及び車頭角の推定は、レーダ装置１Ｒにて行われても良い。

尚、他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の車間距離が十分に大きく、タイミングｔ_Ｂ２において、検知領域ＦＯＶ_Ｒ内に他車両を含む物標が存在しないことがレーダ装置１Ｒにて検知された場合、車両制御ＥＣＵ７は、他車両ＣＲ３の後方における空き領域は十分に広いと判断して、その空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御を行うことができる。この場合には、車両ＣＲ４の車頭領域及び車頭角の推定は行われない又は行われなくて良い。レーダ装置１Ｒは部分領域の推定機能を有していなくても良く、単に、検知領域ＦＯＶ_Ｒ内の物標の有無及び検知領域ＦＯＶ_Ｒ内の物標の存在位置を計測するレーダ装置であっても良い。

他車両ＣＲ１～ＣＲ５から成る車列全体に対し自車両ＣＲ０を相対的に後方側に移動させるための減速、及び、その減速を経て車線ＬＮ１における他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御は、車両制御システムＳＹＳに対して上述の左車線変更指示が入力されたことに応答して車両制御ＥＣＵ７により実現されるものであって良い。但し、減速自体は運転者の手動運転操作にて実現されるものであっても良い。

本実施例によれば、渋滞時などにおける車列割り込みを、運転者の手動運転操作に依らず自動で安全に行う、といったことが可能となる。

尚、ここでは、他車両ＣＲ１～ＣＲ５が前方に向けて走行していることを想定したが、各他車両は駐車（停止）していると考えても良い。この場合、タイミングｔ_Ｂ１及びｔ_Ｂ２間において自車両ＣＲ０は後方に向けて走行してゆくことになり、他車両ＣＲ３及びＣＲ４間の空き領域への自車両ＣＲ０の移動は、いわゆる縦列駐車のための移動となる。即ち、本実施例の方法を用いれば、車両制御システムＳＹＳにより、空き領域の探索が自動的に行われて駐車可能領域への自動駐車が可能となる。

＜＜第６実施例＞＞
第６実施例を説明する。

上述の幾つかの実施例では、自車両ＣＲ０が他車両に対して前方側に位置している状態を基準にして考え、自車両ＣＲ０を減速してゆくことで（縦列駐車の場合には、自車両ＣＲ０を後方に移動させていくことで）他車両に対し自車両ＣＲ０の位置を相対的に後退させていくことが想定されている。この場合には、上述の如く、他車両の車尾領域及び車尾角よりも先に他車両の車頭領域及び車頭角が推定されることになる（例えば図９（ａ）及び（ｂ）参照）。

しかしながら、自車両ＣＲ０が他車両に対して後方側に位置している状態が基準となる場合には、自車両ＣＲ０を加速してゆくことで（縦列駐車の場合には、自車両ＣＲ０を前進させることで）自車両ＣＲ０を基準状態よりも他車両に向けて近づける又は自車両ＣＲ０を他車両の前方に移動させるといったことが想定されることになり、この場合には、他車両の車頭領域及び車頭角よりも先に他車両の車尾領域及び車尾角が推定されることになる。

上記式（１）～（４）に基づく標準偏差演算を利用した部分領域の推定は、１つの計測周期にて検知される反射点の個数が或る程度大きいときに高い精度を有する。狭帯域レーダ装置がレーダ装置として用いられる場合など、１つの計測周期にて検知される反射点の個数が十分でないときには、複数の計測周期にて検知される反射点を組み合わせて反射点の個数を仮想的に増やすことで、標準偏差演算を利用した部分領域の推定精度を高めるようにしても良い。

車両制御システムＳＹＳに２台のレーダ装置（１Ｆ、１Ｒ）が設けられる例を上述したが、車両制御システムＳＹＳにレーダ装置を１台だけ設けることも可能であるし、３台以上設けることも可能である。車両制御システムＳＹＳに設けられる各レーダ装置は自車両ＣＲ０の対応する所定位置に設置される。車両制御システムＳＹＳにレーダ装置が１台だけ設けられる場合でも第４実施例に示した方法により、他車両間の空き領域の推定や空き領域に自車両ＣＲ０を移動させる運転制御は可能である。車両制御システムＳＹＳにレーダ装置が１台だけ設けられる場合には、レーダ統合ＥＣＵ６は削除されて良い。

車両制御システムＳＹＳ内の何れかのレーダ装置により他車両ＣＲ１の形状情報が一旦作成されると、他車両ＣＲ１が車両制御システムＳＹＳ内の何れかのレーダ装置により物標として検出され続けている限り、他車両ＣＲ１に対して作成された形状情報は保持され続け、保持された形状情報にて定義される車長及び車幅を他車両ＣＲ１が有するとした上で他車両ＣＲ１はレーダ装置の受信信号に基づきＸＹ座標面上で追跡される。他車両ＣＲ１以外の他車両についても同様である。

レーダ統合ＥＣＵ６は、車両制御システムＳＹＳに設けられた各レーダ装置からのレーダ計測結果情報を統合して、自車両ＣＲ０の周辺における各物標の占有領域及び空き領域の位置を動的に示したグリッドマップを生成しても良い。この際、上記追跡の結果を利用すれば、或るタイミングにおけるグリップマップは、反射波ＲＷの過去の受信信号に基づき推定された各他車両の車長及び車幅をも定義した地図情報となり、形状情報を蓄積しつつ追跡処理を行ってゆくことで、自車両ＣＲ０の周辺の正確な占有領域及び空き領域をリアルタイムに示したグリッドマップを作成可能である。

例えば、自車両ＣＲ０の前方に検知領域を有する前方レーダ装置（不図示）を、レーダ装置１Ｆ及び１Ｒとは別に車両制御システムＳＹＳに追加し、前方レーダ装置の検知距離（Ｙ軸方向における検知領域の長さ）を相応に長いもの（例えば１００ｍ）としておく。そして、レーダ装置１Ｆの検知領域と前方レーダ装置の検知領域に部分的に重なり領域を持たせておけば、レーダ装置１Ｆ及び前方レーダ装置での反射波ＲＷの受信信号に基づき、それらの検知領域を跨いでの物標の追跡が可能となり、レーダ統合ＥＣＵ６において、それらの検知領域をカバーする広面積のグリッドマップを作成することも可能となる。グリッドマップは、車両制御システムＳＹＳに設けられた全てのレーダ装置の検知領域をカバーするように形成されても良い。

このようなグリッドマップを作成して自車両ＣＲ０周辺の占有領域及び空き領域を一元管理すれば、複数の空き領域を繋ぎ合わせた走行ルートを探索するといったことも可能となり、探索した走行ルートに沿って自車両ＣＲ０を走行させるといった運転制御も実現可能となる。グリッドマップを用いて、上述したような車列割り込みや縦列駐車を自動的に且つ安全に行うことができる他、発展的には、自車両ＣＲ０の周辺車両の分合流推定、自車両ＣＲ０の周辺の渋滞推定なども可能となりうる。

車両制御ＥＣＵ７にて実現される機能をプログラムで記述して、当該プログラムを車両制御ＥＣＵ７に搭載可能なメモリに記憶させておき、車両制御ＥＣＵ７内のマイクロコンピュータ上で当該プログラムを実行することで、車両制御ＥＣＵ７の機能を実現しても良い。レーダ統合ＥＣＵ６についても同様である。

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

１、１Ｆ、１Ｒ レーダ装置
６ レーダ統合ＥＣＵ
７ 車両制御ＥＣＵ
４１ 前処理部
４３ クラスタ領域設定部
４４ 部分領域推定部
４５ 占有領域推定部
４６ 空き領域推定部
ＣＲ０ 自車両
ＣＲ１～ＣＲ５ 他車両
ＦＯＶ、ＦＯＶ_Ｆ、ＦＯＶ_Ｒ 検知領域
ＳＹＳ 車両制御システム

Claims (7)

1. 放射した送信波に対する物標上の反射点からの反射波を受信する受信部と、
   前記受信部による受信信号に基づき、前記反射点の検出位置を示す反射検出位置及び前記反射点からの前記反射波の受信信号強度を含んだ反射点データを、複数の反射点に対して導出する反射点データ導出部と、
   前記複数の反射点についての複数の反射検出位置及び複数の受信信号強度に基づき、前記物標の一部が存在する部分領域の推定を介して前記物標の占有領域を推定する推定処理部と、を備え、
   前記推定処理部は、前記複数の反射検出位置を、対応する前記受信信号強度に基づき重み付けを行ったときの、前記複数の反射検出位置の重み付き平均位置及び標準偏差に基づき、前記部分領域を推定する
   、レーダ装置。
2. 前記推定処理部は、所定の第１方向及び前記第１方向に直交する所定の第２方向の夫々において、前記重み付き平均位置及び前記標準偏差を求め、前記重み付き平均位置を中心に前記標準偏差に応じた広がりを有する矩形領域を前記部分領域として推定する
   、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記推定処理部は、第１タイミングにて導出された各反射点の前記反射検出位置及び前記受信信号強度に基づき前記物標の一端の存在領域に対応する第１部分領域を推定した後、第２タイミングにて導出された各反射点の前記反射検出位置及び前記受信信号強度に基づき前記物標の他端の存在領域に対応する第２部分領域を推定して、前記第１部分領域及び前記第２部分領域に基づき前記占有領域を推定し、
   当該レーダ装置と前記物標との位置関係は、前記第１タイミング及び前記第２タイミング間において互いに異なる
   、請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記推定処理部は、前記第１タイミングにおける前記第１部分領域の前記第２タイミングにおける位置を、少なくとも前記第１タイミングにおける前記受信部の受信信号を用いて推定し、その推定結果を前記第２タイミングにおける前記第２部分領域に対応付けることにより、前記第２タイミングにおける前記占有領域を推定する
   、請求項３に記載のレーダ装置。
5. 前記推定処理部は、前記物標としての車両の両端の内、何れか一方を含んだ領域を前記部分領域として推定する一方で、前記車両についての前記反射点の検出数と前記車両及び当該レーダ位置間の検出距離とに基づいて前記車両の車種を判定し、前記車種の判定結果と前記部分領域の推定結果とに基づいて前記占有領域を推定する
   、請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
6. 請求項１～５の何れかに記載のレーダ装置と、
   前記レーダ装置による前記占有領域の推定結果を用いて、前記レーダ装置が搭載される対象車両を制御する車両制御装置と、を備える
   、車両制御システム。
7. 放射した送信波に対する物標上の反射点からの反射波の受信信号に基づき、前記反射点の検出位置を示す反射検出位置及び前記反射点からの前記反射波の受信信号強度を含んだ反射点データを、複数の反射点に対して導出する反射点データ導出工程と、
   前記複数の反射点についての複数の反射検出位置及び複数の受信信号強度に基づき、前記物標の一部が存在する部分領域の推定を介して前記物標の占有領域を推定する推定工程と、を備え、
   前記推定工程は、前記複数の反射検出位置を、対応する前記受信信号強度に基づき重み付けを行ったときの、前記複数の反射検出位置の重み付き平均位置及び標準偏差に基づき、前記部分領域を推定する
   、物標占有領域推定方法。

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